20世紀蒸汽輪船工作原理，看完秒懂！

這是一艘20世紀早期的蒸汽輪船 船長大概150米 最寬的地方有21米 船身骨架由卯接鋼板拼接成糧荷框架 在當時堪稱巨無霸 輪船的核心動力來自船體最深處的鍋爐室和引擎室 鍋爐室內有六個燃煤鍋爐 兩兩相對排成兩排 燃煤產生的廢氣向上彙集後 從主煙囪排出 鍋爐室後面緊挨着引擎室 裏面裝着兩臺4000馬力的巨型蒸汽發動機 發動機直接連接延伸至船尾的重軸 驅動兩個反向旋轉的螺旋槳 單個鍋爐高寬個4.57米 跨越船上多個甲板 其周圍環繞着巨大的煤倉 一次遠航需攜帶約2200噸煤 水手推小推車將煤從煤倉運至鍋爐旁 交由絲爐工處理 鍋爐通過支架穿過升高的地板 固定在船體框架上 每個鍋爐有三個爐堂 由一名絲爐工負責照看 絲爐工會將煤均勻灑平 確保火焰望而均勻 爐堂下方是帶縫隙的金屬爐牌 既能保證空氣流通助燃 又能讓爐灰掉至底部 且爐牌可拆卸便於清潔 熾熱的燃燒氣體 先流入鍋爐後部的燃燒室 再向上穿過鍋爐內的很多小管子 最終抵達頂部 這些小管和燃燒室周圍均備水包裹 鍋爐頂部預留空間 專門用於產生蒸汽 鍋爐外殼壁裝有厚厚的鉛稱螺栓 用以承受加熱時的巨大壓力 防止鍋爐破裂 蒸汽通過高壓黃銅管輸送至引擎 是驅動發動機 銅管上的玻璃配件作爲水位計 實時監測鍋爐水位 若水位過低 鍋爐金屬板會因缺乏水的降溫 被高溫融化 不過引擎室的自動 泵會持續向鍋爐注入待壓水 確保水位穩定 鍋爐配備了特殊的肺煙能量 回收系統 一組密封小管將肺煙吸入進氣室 新鮮空氣繞過熱管被肺煙預熱後 從爐門附近開口進入爐堂 新鮮空氣由每排鍋爐後方 隔山上的蒸汽驅動風扇提供 風扇進氣口設計精巧 能爲鍋爐室注入強勁氣流 起到增壓器的作用 在輪船煙道圍景中 中間是排煙道 兩側有四個進氣通風口 風扇旁的驅餅輪延伸至頂部通風罩 轉動驅餅輪可調整通風罩方向 最大限度吸入空氣 鍋爐頂部裝有多種功能閥門 主蒸汽閥控制蒸汽進入全船管道系統 空氣閥圍腳車等輔助設備空氣 安全閥釋放多餘壓力防爆炸 空氣閥調節爐堂空氣量優化燃燒 排污閥可在高壓下噴出蒸汽 方便港口清潔鍋爐內部 燒煤產生的爐渣需定期處理 每個班次船員清潔爐堂 將灰燼碎屑插入帶槓桿的管子 搬動槓桿即可用高壓蒸汽 將爐渣噴出船舷 不過這個系統噪音較大 在港口時則改用帶吊鎖的管子裝灰帶 通過傾斜溜槽緩慢導出 蒸汽驅動發動機的過程如下 主節氣門控制蒸汽進入 打開後蒸汽先流入帶活塞閥的腔室暫存 再進入高壓缸 高溫高壓蒸汽推動活塞向下運動 同時活塞閥上一路出排氣腔 排出廢氣 隨後新鮮蒸汽從活塞下方進氣口進入 將活塞推回上方 完成一次往復 整個發動機一共有四個活塞 工作原理都一樣 活塞尺寸與蒸汽壓力相匹配 高壓蒸汽用小氣缸 隨能量消耗逐步過渡到更大的氣缸 依次經過高壓缸 兩個中壓缸 低壓缸 這個過程叫四丈式發動機 能最大限度地利用蒸汽的能量 氣缸爲按高中低順序排列 是爲了補償零件尺寸和重量差異 保持發動機平衡 避免劇烈震動 蒸汽離開發動機後流入冷凝氣 冷凝成水回收利用 鍋爐需用淡水 海水含鹽分 以腐蝕設備 船上雖有海水蒸流氣彌補少量水損失 但蒸流耗能 因此儘量回收冷凝水 冷凝氣的工作原理很簡單 蒸汽驅動的離心泵 從船前吸入冷海水 使其流經冷凝氣內的小管 廢蒸汽流入冷凝氣槍室 預冷小管冷凝成水滴積聚在底部 發動機驅動的空氣 泵則抽出冷凝過程中產生的空氣 蒸汽冷凝成水後體積大幅收縮 配合空氣抽出 會在系統中產生強吸力 助力蒸汽通過發動機提升效率 並帶動大體積低功率活塞 最後主機水 泵將加熱後的水 抽回鍋爐 完成蒸汽循環 主軸離開發動機後 延伸至船尾螺旋槳 螺旋槳直徑約4.57米 採用耐腐蝕青銅合金製成 葉片用螺栓固定 便於損壞後更換 兩個螺旋槳軸隧之間 設有大型淡水櫃 船體框架的雙層底空間 可作爲水櫃 用於裝載淡水 壓載水 污水和油等 壓載水可在煤炭消耗過多 或貨物不足時注入 平衡船身 調整吃水深度 避免螺旋槳露出水面影響航行 二十世紀的蒸汽輪船 雖不及現代輪船先進 但其每一個部件和設計 都凝聚着工業智慧 堪稱當時工業技術的巔峯之作